CN205119069U - 蓄热式富氧燃烧辐射管系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种蓄热式富氧燃烧辐射管系统，本系统在U型或W型辐射管的A侧辐射管本体和B侧辐射管本体内分别设置两个烧嘴和两个蓄热体；烟气回流支管连通A侧辐射管和B侧辐射管，两个引射器设于烟气回流支管内并且引射口对称布置，两个富氧空气自动阀的出口分别连接两个引射器的入口、入口与富氧空气管道联通，四通换向阀分别连通A侧及B侧辐射管、空气管道和烟气管道，两个燃气自动阀的出口分别连接两个烧嘴的入口、入口与燃气管道联通。本系统可提高辐射管燃烧系统能量利用效率，拓宽低热值煤气的应用范围，增加烟气的黑度，增强辐射管内辐射换热，降低氮氧化物排放，提高烟气中CO2浓度，为CO2的捕集创造有利条件。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种蓄热式富氧燃烧辐射管系统。
背景技术
辐射管是一种工业加热装置，空气和燃气在密闭的辐射管内燃烧，燃气燃烧产生的高温烟气将辐射管壁加热，高温的辐射管壁面将热量主要以辐射换热的方式传递给被加热物体，达到加热物料的作用。由于采用辐射管加热，烟气不与被加热物体接触，可以防止烟气对被加热物体造成污染；因此辐射管被广泛应用于金属热处理、物料熔化等对产品质量要求较高的场合。
蓄热燃烧技术和富氧燃烧技术都属于节能减排技术，蓄热燃烧技术是采用蓄热材料回收烟气中的显热，将助燃空气预热到高温，达到节约燃料的目的。富氧燃烧技术是将采用氧含量高于常规空气氧含量的富氧空气作为助燃剂来参与燃烧，富氧燃烧技术可以有效减少烟气的排放量，增加烟气中三原子气体(H2O，CO2)的含量，提高烟气的辐射能力，并且烟气中CO2含量的增加对CO2的捕集是有利的。蓄热燃烧和富氧燃烧均能提高燃料的理论燃烧温度，但是由于辐射管内的燃烧空间受限制，不合理的辐射管燃烧系统会造成燃烧局部高温过高，从而增加燃烧过程中污染物的排放，降低辐射管的燃烧性能。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种蓄热式富氧燃烧辐射管系统，本系统提高辐射管燃烧系统能量利用效率，拓宽低热值煤气的应用范围，增加烟气的黑度，增强烟气与辐射管内壁的辐射换热，降低燃烧过程中污染物的排放，提高烟气中CO2浓度，为CO2的捕集创造有利条件。
为解决上述技术问题，本实用新型蓄热式富氧燃烧辐射管系统包括U型或W型辐射管、第一烧嘴、第二烧嘴、第一蓄热体、第二蓄热体、富氧空气管道、空气管道、燃气管道和烟气管道，所述U型或W型辐射管包括A侧辐射管本体和B侧辐射管本体，所述第一烧嘴和第二烧嘴分别设于所述A侧辐射管本体内和B侧辐射管本体内，所述第一蓄热体和第二蓄热体分别设于所述A侧辐射管本体内和B侧辐射管本体内；本系统还包括烟气回流支管、第一引射器、第二引射器、第一富氧空气自动阀、第二富氧空气自动阀、四通换向阀、第一燃气自动阀和第二燃气自动阀，所述烟气回流支管设于所述A侧辐射管本体和B侧辐射管本体之间并且连通A侧辐射管和B侧辐射管，所述第一引射器和第二引射器间隔设于所述烟气回流支管内并且引射口对称布置，所述第一富氧空气自动阀和第二富氧空气自动阀的出口分别连接所述第一引射器和第二引射器的入口，所述第一富氧空气自动阀和第二富氧空气自动阀的入口连接所述富氧空气管道，所述四通换向阀分别连通所述A侧辐射管本体、B侧辐射管本体、空气管道和烟气管道，所述第一燃气自动阀和第二燃气自动阀的出口分别连接所述第一烧嘴和第二烧嘴的入口，所述第一燃气自动阀和第二燃气自动阀的入口连接所述燃气管道。
进一步，本系统还包括第一富氧空气手动阀和第二富氧空气手动阀，所述第一富氧空气手动阀与所述第一富氧空气自动阀串接后连接于所述第一引射器入口与所述富氧空气管道之间，所述第二富氧空气手动阀与所述第二富氧空气自动阀串接后连接于所述第二引射器入口与所述富氧空气管道之间。
进一步，本系统还包括第一燃气手动阀和第二燃气手动阀，所述第一燃气手动阀与第一燃气自动阀串接后连接于所述第一烧嘴入口与所述燃气管道之间，所述第二燃气手动阀与第二燃气自动阀串接后连接于所述第二烧嘴入口与所述燃气管道之间。
进一步，所述烟气回流支管的管径小于所述A侧辐射管本体和B侧辐射管本体的管径。
进一步，所述第一引射器和第二引射器通过法兰或焊接设于所述烟气回流支管内。
进一步，所述空气管道内流通的是氧气体积分数为21%的常规空气，所述富氧空气管道内流通的是氧气体积分数大于21%的富氧空气。
由于本实用新型蓄热式富氧燃烧辐射管系统采用了上述技术方案，即本系统在U型或W型辐射管的A侧辐射管本体和B侧辐射管本体内设置第一烧嘴和第二烧嘴以及第一蓄热体和第二蓄热体；烟气回流支管连通A侧辐射管和B侧辐射管，第一引射器和第二引射器设于烟气回流支管内并且引射口对称布置，第一富氧空气自动阀和第二富氧空气自动阀的出口分别连接第一引射器和第二引射器的入口，第一富氧空气自动阀和第二富氧空气自动阀的入口连接富氧空气管道，四通换向阀分别连通A侧辐射管、B侧辐射管、空气管道和烟气管道，第一燃气自动阀和第二燃气自动阀的出口分别连接第一烧嘴和第二烧嘴的入口，第一燃气自动阀和第二燃气自动阀的入口连接燃气管道。本系统提高辐射管燃烧系统能量利用效率，拓宽低热值煤气的应用范围，增加烟气的黑度，增强烟气与辐射管内壁的辐射换热，降低燃烧过程中氮氧化物的排放，提高烟气中CO2浓度，为CO2的捕集创造有利条件。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
图1为本实用新型蓄热式富氧燃烧辐射管系统结构示意图。
具体实施方式
实施例如图1所示，本实用新型蓄热式富氧燃烧辐射管系统包括U型或W型辐射管、第一烧嘴11、第二烧嘴12、第一蓄热体21、第二蓄热体22、富氧空气管道13、空气管道14、燃气管道15和烟气管道16，所述U型或W型辐射管包括A侧辐射管本体31和B侧辐射管本体32，所述第一烧嘴11和第二烧嘴12分别设于所述A侧辐射管本体31内和B侧辐射管本体32内，所述第一蓄热体21和第二蓄热体22分别设于所述A侧辐射管本体31内和B侧辐射管本体32内；本系统还包括烟气回流支管5、第一引射器41、第二引射器42、第一富氧空气自动阀61、第二富氧空气自动阀62、四通换向阀7、第一燃气自动阀81和第二燃气自动阀82，所述烟气回流支管5设于所述A侧辐射管本体31和B侧辐射管本体32之间并且连通A侧辐射管和B侧辐射管，所述第一引射器41和第二引射器42间隔设于所述烟气回流支管5内并且引射口对称布置，所述第一富氧空气自动阀61和第二富氧空气自动阀62的出口分别连接所述第一引射器41和第二引射器42的入口，所述第一富氧空气自动阀61和第二富氧空气自动阀62的入口连接所述富氧空气管道13，所述四通换向阀7分别连通所述A侧辐射管本体31、B侧辐射管本体32、空气管道14和烟气管道16，所述第一燃气自动阀81和第二燃气自动阀82的出口分别连接所述第一烧嘴11和第二烧嘴12的入口，所述第一燃气自动阀81和第二燃气自动阀82的入口连接所述燃气管道15。
优选的，本系统还包括第一富氧空气手动阀63和第二富氧空气手动阀64，所述第一富氧空气手动阀63与所述第一富氧空气自动阀61串接后连接于所述第一引射器41入口与所述富氧空气管道13之间，所述第二富氧空气手动阀64与所述第二富氧空气自动阀62串接后连接于所述第二引射器42入口与所述富氧空气管道13之间。第一富氧空气手动阀和第二富氧空气手动阀的设置用于本系统中富氧空气流量的手动控制，提供调节的灵活性。
优选的，本系统还包括第一燃气手动阀83和第二燃气手动阀84，所述第一燃气手动阀83与第一燃气自动阀81串接后连接于所述第一烧嘴11入口与所述燃气管道15之间，所述第二燃气手动阀84与第二燃气自动阀82串接后连接于所述第二烧嘴12入口与所述燃气管道15之间。第一燃气手动阀和第二燃气手动阀的设置与富氧空气手动阀相同，用于本系统中燃气流量的手动控制，提供调节的灵活性。
优选的，所述烟气回流支管5的管径小于所述A侧辐射管本体31和B侧辐射管本体32的管径。
优选的，所述第一引射器41和第二引射器42通过法兰或焊接设于所述烟气回流支管5内。
优选的，所述空气管道14内流通的是氧气体积分数为21%的常规空气，所述富氧空气管道13内流通的是氧气体积分数大于21%的富氧空气。
本系统的工作原理为：当U型或W型辐射管的A侧燃烧，即第一烧嘴工作，时冷空气经空气管道、四通换向阀进入A侧辐射管内的第一蓄热体，在第一蓄热体中，冷空气被加热，燃烧产生的大部分烟气经B侧辐射管内的第二蓄热体回收烟气中的显热后经四通换向阀进入烟气管道排出，烟气排烟温度可以降低至200℃以下；富氧空气经富氧空气管道进入靠近排烟侧的第二引射器，此时第二富氧空气自动阀和第一燃气自动阀打开，第一富氧空气自动阀和第二燃气自动阀关闭，利用富氧空气引射一部分烟气进入烟气回流支管，降低富氧空气中氧气含量和空气预热温度，减少燃烧过程中NOx的生成。
经过设定的时间后四通换向阀切换至U型或W型辐射管的B侧燃烧，即第二烧嘴工作，U型或W型辐射管中气体的流动方向改变，冷空气和热烟气交替流经U型或W型辐射管两端的两个蓄热体，实现烟气热量的回收和空气的预热。空气、烟气流动方向的变换和烧嘴燃气的通断、富氧空气的通断、四通换向阀的开闭、燃气自动阀的开闭、富氧空气自动阀开闭通过控制系统实现，各自动阀按一定延时进行保证燃气的完全燃烧。
本系统采用蓄热燃烧技术，辐射管排烟温度可以降低至200℃以下，最大限度地回收烟气中的显热，减少能源的消耗；利用富氧燃烧技术，减少燃烧烟气产生量，提高烟气黑度，增强烟气的辐射能力，增强烟气与辐射管内壁的换热效果，增加烟气中CO2含量，为CO2的回收创造条件；蓄热燃烧技术和富氧燃烧技术相结合可以显著提高燃料的理论燃烧温度，增加实现低热值煤气的应用范围，节省天然气、焦炉煤气等优质煤气的消耗；在辐射管本体靠近烧嘴出口设置烟气回流支管，在烟气回流支管上对称布置一对引射器，利用富氧空气引射高温烟气，使部分烟气重新参与燃烧，可有效降低富氧空气中氧气浓度，降低燃烧过程中NOx的生成。
Claims (5)
1.一种蓄热式富氧燃烧辐射管系统，包括U型或W型辐射管、第一烧嘴、第二烧嘴、第一蓄热体、第二蓄热体、富氧空气管道、空气管道、燃气管道和烟气管道，所述U型或W型辐射管包括A侧辐射管本体和B侧辐射管本体，所述第一烧嘴和第二烧嘴分别设于所述A侧辐射管本体内和B侧辐射管本体内，所述第一蓄热体和第二蓄热体分别设于所述A侧辐射管本体内和B侧辐射管本体内，其特征在于：本系统还包括烟气回流支管、第一引射器、第二引射器、第一富氧空气自动阀、第二富氧空气自动阀、四通换向阀、第一燃气自动阀和第二燃气自动阀，所述烟气回流支管设于所述A侧辐射管本体和B侧辐射管本体之间并且连通A侧辐射管和B侧辐射管，所述第一引射器和第二引射器间隔设于所述烟气回流支管内并且引射口对称布置，所述第一富氧空气自动阀和第二富氧空气自动阀的出口分别连接所述第一引射器和第二引射器的入口，所述第一富氧空气自动阀和第二富氧空气自动阀的入口连接所述富氧空气管道，所述四通换向阀分别连通所述A侧辐射管本体、B侧辐射管本体、空气管道和烟气管道，所述第一燃气自动阀和第二燃气自动阀的出口分别连接所述第一烧嘴和第二烧嘴的入口，所述第一燃气自动阀和第二燃气自动阀的入口连接所述燃气管道。
2.根据权利要求1所述的蓄热式富氧燃烧辐射管系统，其特征在于：本系统还包括第一富氧空气手动阀和第二富氧空气手动阀，所述第一富氧空气手动阀与所述第一富氧空气自动阀串接后连接于所述第一引射器入口与所述富氧空气管道之间，所述第二富氧空气手动阀与所述第二富氧空气自动阀串接后连接于所述第二引射器入口与所述富氧空气管道之间。
3.根据权利要求1所述的蓄热式富氧燃烧辐射管系统，其特征在于：本系统还包括第一燃气手动阀和第二燃气手动阀，所述第一燃气手动阀与第一燃气自动阀串接后连接于所述第一烧嘴入口与所述燃气管道之间，所述第二燃气手动阀与第二燃气自动阀串接后连接于所述第二烧嘴入口与所述燃气管道之间。
4.根据权利要求1、2或3所述的蓄热式富氧燃烧辐射管系统，其特征在于：所述烟气回流支管的管径小于所述A侧辐射管本体和B侧辐射管本体的管径。
5.根据权利要求4所述的蓄热式富氧燃烧辐射管系统，其特征在于：所述第一引射器和第二引射器通过法兰或焊接设于所述烟气回流支管内。
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|---|---|---|---|---|
| CN106051747A (zh) * | 2016-07-27 | 2016-10-26 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 一种蓄热式富氧燃烧方法及其装置 |
| CN108826989A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-16 | 鞍钢股份有限公司 | 一种辐射管燃烧性能热模拟试验炉及方法 |
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